Les facteurs de virulence de Staphylococcus aureus associés aux pneumonies communautaires sévères : focus sur l’hémolysine-gamma

Staphylococcus aureus virulence factors implicated in community-acquired pneumonia : focus on the gamma-hemolysin

• Auteur / Autrice : Mariane Pivard
• Direction : François Vandenesch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 25/10/2022
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre International de Recherche en Infectiologie (Lyon ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Moreillon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Vandenesch, Olga Soutourina, Ciarán Condon, Isabelle Caldelari Baumberger, Christophe Gilbert, Karen Moreau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Moreillon, Olga Soutourina, Ciarán Condon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Virulence (microbiologie)

Leucocidine de Panton-Valentine

Staphylocoque doré

Pneumonie communautaire

Mots clés libres

Staphylococcus aureus

Pneumonie

Facteurs de virulence

Hémolysine-gamma

Mécanismes de régulation

Staphylococcus aureus

Pneumonia

Virulence factors

Gamma-hemolysin

Regulatory mechanisms

Résumé

Staphylococcus aureus est une bactérie responsable de nombreuses infections, dont les pneumonies, le plus souvent d’acquisition nosocomiale mais aussi communautaire. Ces dernières sont rares mais souvent graves, avec un fort taux de mortalité. La Leucocidine de Panton-Valentin (PVL) est une toxine de S. aureus connue pour participer à sa virulence dans ce contexte de pneumonie, et bien qu’ayant un rôle majeur dans la sévérité des pneumonies communautaires (PC), la PVL n’est pas présente dans l’ensemble des souches responsables de PC. Ceci implique que d’autres facteurs de virulence contribuent à la sévérité. Un premier objectif de mes travaux a été de rechercher les différents facteurs de virulence impliqués de manière dose-dépendante dans les PC sévères grâce à une approche de protéomique ciblée explorant 136 isolats cliniques. Cette étude a permis de démontrer que la PVL est le principal facteur de la virulence de S. aureus, corrélé de manière dose-dépendante avec le décès. Néanmoins, en plus de la PVL, d’autres facteurs participent à la sévérité des infections, notamment l’hémolysine-g CB (HlgCB), qui fonctionne et cible les mêmes cellules que la PVL. Le second objectif de ces travaux a donc été d’étudier le rôle d’HlgCB dans les pneumonies et d’étudier les mécanismes de régulations de son expression dans des souches cliniques. Nos résultats ont pu montrer que cette toxine participe à la virulence de S. aureus. De plus, l’étude de sa production dans différentes souches cliniques, via différentes approches de biologie moléculaire, a montré l’existence de deux profils distincts en plus d’une forte variabilité d’expression inter-souche. Ces différences s’expliquent par des différences d’activité promotrice, de stabilité des ARN et de traductibilité, dû à la présence de single nucleotide polymorphims (SNPs), notamment dans la région 5’- UnTranslated Region (5’-UTR). Enfin, malgré une organisation en opéron d’HlgCB, plusieurs transcrits plus courts, certains correspondant à hlgB seul, et d’autres à un transcrit plus court qu’hlgB, nommé short hlgB (shlgB), ont été découverts. Leurs rôles et mécanismes de productions ont été investigués, mais restent encore à approfondir. Ces travaux ont donc permis de confirmer le rôle de la PVL dans la virulence de S. aureus dans un contexte de pneumonie, mais également celui d’HlgCB, cette dernière étant très finement régulée.

Staphylococcus aureus is a bacterium responsible for many infections, including pneumonia, most often acquired nosocomial but also community acquired. The latter are rare but often serious, with a high mortality rate. Several virulence factors of S. aureus are known to contribute to its virulence, notably the Panton-Valentin Leucocidin (PVL). Although PVL plays a major role in the severity of community-acquired pneumonia (CAP), it is not present in all S. aureus strains causing pneumonia, implying that other virulence factors contribute to severity. A first objective of my work was to investigate the different virulence factors involved in a dose-dependent manner in severe CAP using a targeted proteomics approach on 136 clinical isolates. This study demonstrated that PVL is the main virulence factor of S. aureus, correlated in a dose-dependent manner with death. However, in addition to PVL, other factors are involved in the severity of infections, notably the g-hemolysin CB (HlgCB), which similarly works and targets the same cells as PVL. The second objective of this work was therefore to study the role of HlgCB in pneumonia and to study the mechanisms regulating its expression in clinical strains. Our results showed that this toxin participates in the virulence of S. aureus, particularly in PVL-negative strains. Moreover, the study of its production in different clinical strains, using different molecular biology approaches, showed the existence of two distinct profiles in addition to a high variability of inter-strain expression. These differences can be explained by differences in promoter activity, RNA stability and translatability, due to sequence differences, and in particular the presence of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the 5'- Untranslated Region (5'-UTR). Finally, despite an operon-like organization of HlgCB, several shorter transcripts, some corresponding to hlgB alone, and others to a transcript shorter than hlgB, named short hlgB (shlgB), have been discovered. Their roles and mechanisms of production have been investigated but remain to be further studied.